JP4893194B2 - 解析装置、および補正方法 - Google Patents
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Description
M(k)=log2(C1k/C2k) ・・・(数式1)
A(k)=log2(C1k・C2k)0.5 ・・・(数式2)
ここで、kは任意の選択結合性物質を表し、C1kおよびC2kは、それぞれ異なる2種類の標識の検出強度値である。
M(k)=log2(C1k/C2k) ・・・(数式1)
A(k)=log2(C1k・C2k)0.5 ・・・(数式2)
(ここで、kは任意の上記選択結合性物質を表し、C1kおよびC2kは、それぞれ異なる上記2種類の標識の上記検出強度値である。)
y=a0+a1x+a2x2+a3x3+ ・・・anxn+e ・・・(数式3)
(ここで、xは説明変数であり、yは目的変数であり、aは定数であり、eは残差である。)
AIC=−2Ln(L)+2s ・・・(数式4)
(ここで、Lは最大尤度であり、sは自由パラメータの数である。)
R2=1−[{Se/(N−p−1)}/{St−(N−1)}] ・・・(数式5)
(ここで、Seは残差平方和であり、Stは総平方和であり、Nはデータ数であり、pは自由度である。)
Cp=Se/σ2−2(p+1)−N ・・・(数式6)
(ここで、Seは上記残差平方和であり、Nは上記データ数であり、pは上記自由度であり、σは誤差分散の推定値である。)
以下、本発明の概要について説明し、その後、本発明の構成および処理等について図3〜図5を参照しながら、詳細に説明する。図3は、MAプロットの例を表す図である。図4は、本発明の基本原理である補正方法を説明する概念図である。図5は、本発明の本実施の形態により補正されたMAプロットの例を表す図である。
M(k)=log2(C1k/C2k) ・・・(数式1)
A(k)=log2(C1k・C2k)0.5 ・・・(数式2)
ここで、kは任意の選択結合性物質を表し、C1kおよびC2kは、それぞれ異なる2種類の標識の検出強度値である。
y=a0+a1x+a2x2+a3x3+ ・・・anxn+e ・・・(数式3)
ここで、xは説明変数であり、yは目的変数であり、aは定数であり、eは残差である。
まず、本解析装置の構成について説明する。図6は、本発明の本実施の形態が適用される本解析装置の構成の一例を示すブロック図であり、該構成のうち本発明に関係する部分のみを概念的に示している。
M(k)=log2(C1k/C2k) ・・・(数式1)
A(k)=log2(C1k・C2k)0.5 ・・・(数式2)
ここで、kは任意の選択結合性物質を表し、C1kおよびC2kは、それぞれ異なる2種類の標識の検出強度値である。
y=a0+a1x+a2x2+a3x3+ ・・・anxn+e ・・・(数式3)
ここで、xは説明変数であり、yは目的変数であり、aは定数であり、eは残差である。
次に、このように構成された本実施の形態における本解析装置の処理の一例について、以下に図6および図7を参照しながら詳細に説明する。図7は、本実施の形態における本解析装置100の補正処理の一例を示すフローチャートである。
M(k)=log2(C1k/C2k) ・・・(数式1)
A(k)=log2(C1k・C2k)0.5 ・・・(数式2)
ここで、kは任意の選択結合性物質を表し、C1kおよびC2kは、それぞれ異なる2種類の標識の検出強度値である。
y=a0+a1x+a2x2+a3x3+ ・・・anxn+e ・・・(数式3)
ここで、xは説明変数であり、yは目的変数であり、aは定数であり、eは残差である。
(A)目的変数との相関係数が最も大きい説明変数から重回帰式に取り入れていき、予測精度の改善がみられる間、この操作を繰り返す変数増加法。
(B)最初に全ての説明変数を含む重回帰式を構成した上で、予測に有効ではない説明変数を除去していき、予測精度の低下が一定限度以内である間、この操作を繰り返す変数減少法。
(C)目的変数との相関係数が最も大きい説明変数から重回帰式に取り入れた後に、予測に有効ではない説明変数を除去する変数増減法。
(D)最初に全ての説明変数を含む重回帰式を構成した上で、それまでに重回帰式に取り入れられている説明変数の中から最も予測に有効でない説明変数を除き、取り入れられていない説明変数の中で予測に有効な説明変数を取り入れる変数減増法。
(E)下記の数式4に基づいて求める赤池情報量規準AICによって評価する評価法。
AIC=−2Ln(L)+2s ・・・(数式4)
ここで、Lは最大尤度であり、sは自由パラメータの数である。
(F)下記の数式5に基づいて求める自由度調整済み決定係数R2によって評価する評価法。
R2=1−[{Se/(N−p−1)}/{St−(N−1)}] ・・・(数式5)
ここで、Seは残差平方和であり、Stは総平方和であり、Nはデータ数であり、pは自由度である。
(G)下記の数式6に基づいて求めるマローズのCpによって評価する評価法。
Cp=Se/σ2−2(p+1)−N ・・・(数式6)
ここで、Seは残差平方和であり、Nはデータ数であり、pは自由度であり、σは誤差分散の推定値である。
本解析装置を食道ガン診断用DNAチップの解析装置として用いた場合の実施例を、以下に[DNAマイクロアレイの作成]、[ターゲットcDNAの調製]、[ハイブリダイゼーション]、[遺伝子発現量の測定]、[診断用遺伝子変動の検出]の順で、図6および図8〜図12を参照しながら説明する。
(1)ある既知遺伝子kについて取得された前記2条件の蛍光強度データ(Cy5k,Cy3k)から、以下の数式1を用いて対数比M(k)と対数幾何平均A(k)とに変換するステップ、(2)既知遺伝子全てについて2次元にプロットした(A(k),M(k))について、A(k)に依存したM(k)の偏り誤差を、既知遺伝子のうち上記2条件間で発現に差異がみられないことが知られている遺伝子群を用いて、数式3に基づく多項式回帰によって、推定するステップ、(3)全遺伝子に対して推定された偏り誤差を減ずることにより、補正された対数比M(k)を導出するステップ。
M(k)=log2(Cy3k/Cy5k) ・・・(数式1)
A(k)=log2(Cy5k・Cy3k)0.5 ・・・(数式2)
y=a0+a1x+a2x2+a3x3+ ・・・anxn+e ・・・(数式3)
(ここで、xは説明変数であり、yは目的変数であり、aは定数であり、eは残差である。)
以上で、本実施例の概要の説明を終える。
食道ガンの診断用候補遺伝子153種および、ヒトの多くの組織で発現変動がない(定常発現)と考えられる対照遺伝子107種について、配列の重複をおこさないように配列特異性が高い部位のDNA配列60〜70残基をそれぞれ選択して合成した。これらの合成オリゴDNAを、凹凸構造を持つポリメチルメタクリレート製DNAチップ基板(3D−Gene(商品名)、製造販売 東レ株式会社(会社名)、特開2004−264289参照)の凸部にスポッターを用いてスポットした。ここで、一枚のチップ上には4ブロックあり、1ブロックあたり64(8x8)スポット、合計256遺伝子の発現パターンを検出することができる。
試料として食道ガン患者の食道組織における食道ガン病変部の組織を用いた。おのおのの組織から、Trizol reagent(Invitrogen社(会社名))を用いて、東レ社(会社名)推奨のプロトコールによりtotalRNAを調製した。
標識したcDNA0.1μgと上記のDNAチップを用い、42℃で16時間ハイブリダイズを行った。ハイブリダイズ終了後、DNAチップを3xSSC/0.1%SDS、1xSSC、0.1xSSCで順次洗浄した。
上述の方法により、ハイブリダイゼーションを行ったDNAチップをAgilentマイクロアレイスキャナー(商品名)(製造販売 Agilent社(会社名))を用いてスキャンした。ヒトリファレンスtotalRNA由来のcDNAのハイブリダイゼーション量は、cDNAがCy5で標識されているため、蛍光物質Cy5の励起波長を選択的に透過するチャンネル1で測定され、Cy5の蛍光強度値として数値化される。一方、食道ガン組織totalRNA由来のcDNAのハイブリダイゼーション量は、cDNAがCy3で標識されているため、蛍光物質Cy3の励起波長を選択的に透過するチャンネル2で測定され、Cy3の蛍光強度値として数値化される。数値化された蛍光強度値は、入力装置112等を介して、本実施の形態に係る本実施例の本解析装置100の検出強度ファイル106aに格納される。
まず、従来技術を用いた補正処理による遺伝子変動の検出結果について図11を参照しながら説明し、その後、本実施の形態における本実施例の補正処理よる遺伝子変動の検出結果について図12を参照しながら説明を行う。図11は、従来法を用いて、対数幾何平均Aに対する発現強度比Mの偏り誤差を推定し、補正を行った結果を示すMAプロット図である。一方、図12は、本実施の形態にかかる本実施例による補正方法を用いて、偏り誤差を推定し、補正を行った結果を示すMAプロットである。なお、各MAプロット図において、横軸はA値、縦軸はM値である。
さて、これまで本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上述した実施の形態以外にも、上記特許請求の範囲に記載した技術的思想の範囲内において種々の異なる実施の形態にて実施されてよいものである。
102 制御装置
102a 対数変換部
102b 誤差推定部
102c 回帰式生成部
102d 評価部
102e 対数比補正部
102f 疾患検出部
102g 出力部
104 通信制御インターフェース部
106 記憶装置
106a 検出強度ファイル
106b 補正対数比ファイル
106c 配置ファイル
108 入出力制御インターフェース部
112 入力装置
114 出力装置
200 外部システム
300 ネットワーク
Claims (5)
- 異なる条件の細胞から得られた被検査物質の2群にそれぞれ異なる2種類の標識を付し、多種類の既知の選択結合性物質を整列固定化した担体に当該被検査物質を接触させ、上記選択結合性物質に対する上記被検査物質の選択的結合量を上記標識の検出強度値として測定することにより得られる、上記選択的結合量の上記2群間における差異を検査する、少なくとも記憶装置と制御装置とを備えた解析装置であって、
上記記憶装置は、
上記選択結合性物質毎に上記検出強度値を記憶する検出強度記憶手段を備え、
上記制御装置は、
上記検出強度記憶手段に記憶された上記検出強度値に基づいて、下記の数式1および数式2を用いて、上記2群間における対数比M(k)と対数幾何平均A(k)とに変換する対数変換手段と、
M(k)=log2(C1k/C2k) ・・・(数式1)
A(k)=log2(C1k・C2k)0.5 ・・・(数式2)
(ここで、kは任意の上記選択結合性物質を表し、C1kおよびC2kは、それぞれ異なる上記2種類の標識の上記検出強度値である。)
上記対数幾何平均に依存した上記対数比の偏り誤差を、上記2群間において存在比が同一である上記被検査物質に係る上記対数比および上記対数幾何平均の集合について下記の数式3に基づく多項式回帰分析を行うことにより、推定する誤差推定手段と、
y=a0+a1x+a2x2+a3x3+ ・・・anxn+e ・・・(数式3)
(ここで、xは説明変数であり、yは目的変数であり、aは定数であり、eは残差である。)
上記誤差推定手段によって推定された上記偏り誤差を、上記選択結合性物質毎の上記対数比から減ずることにより補正対数比を導出する対数比補正手段と、
を備えたことを特徴とする解析装置。 - 請求項1に記載の解析装置において、
上記誤差推定手段は、
(A)上記目的変数との相関係数が最も大きい上記説明変数から重回帰式に取り入れていき、予測精度の改善がみられる間、この操作を繰り返す変数増加法、
(B)最初に全ての上記説明変数を含む上記重回帰式を構成した上で、予測に有効ではない上記説明変数を除去していき、上記予測精度の低下が一定限度以内である間、この操作を繰り返す変数減少法、
(C)上記目的変数との上記相関係数が最も大きい上記説明変数から上記重回帰式に取り入れた後に、予測に有効ではない上記説明変数を除去する変数増減法、
(D)最初に全ての上記説明変数を含む上記重回帰式を構成した上で、それまでに上記重回帰式に取り入れられている上記説明変数の中から最も予測に有効でない上記説明変数を除き、取り入れられていない上記説明変数の中で予測に有効な上記説明変数を取り入れる変数減増法、
のいずれかを用いて上記重回帰式を生成する回帰式生成手段、
を更に備えたこと特徴とする解析装置。 - 請求項1または2に記載の解析装置において、
上記誤差推定手段は、
上記多項式回帰分析において、上記対数変換手段によって変換された上記対数比に対する回帰のあてはまり具合を、
(E)下記の数式4に基づいて求める赤池情報量規準AICによって評価する評価法、
AIC=−2Ln(L)+2s ・・・(数式4)
(ここで、Lは最大尤度であり、sは自由パラメータの数である。)
(F)下記の数式5に基づいて求める自由度調整済み決定係数R2によって評価する評価法、
R2=1−[{Se/(N−p−1)}/{St−(N−1)}] ・・・(数式5)
(ここで、Seは残差平方和であり、Stは総平方和であり、Nはデータ数であり、pは自由度である。)
(G)下記の数式6に基づいて求めるマローズのCpによって評価する評価法、
Cp=Se/σ2−2(p+1)−N ・・・(数式6)
(ここで、Seは上記残差平方和であり、Nは上記データ数であり、pは上記自由度であり、σは誤差分散の推定値である。)
のいずれかの評価法によって評価する回帰式評価手段、
を更に備えたことを特徴とする解析装置。 - 請求項1乃至3のいずれか一つに記載の解析装置において、
上記被検査物質は、上記細胞から抽出したRNAから合成したcDNAまたはaRNAであり、
上記標識は、蛍光物質であり、
上記選択結合性物質は、DNA断片であり、
上記担体上には、疾患の罹患の有無や程度によって発現変動することが期待される目的遺伝子と、発現変動が少ない対照遺伝子と、を検出するための上記DNA断片が配置されていること、
を特徴とする解析装置。 - 異なる条件の細胞から得られた被検査物質の2群にそれぞれ異なる2種類の標識を付し、多種類の既知の選択結合性物質を整列固定化した担体に当該被検査物質を接触させ、上記選択結合性物質に対する上記被検査物質の選択的結合量を上記標識の検出強度値として測定することにより得られる、上記選択的結合量の上記2群間における差異を検査する、少なくとも記憶装置と制御装置とを備えた解析装置において実行される補正方法であって、
上記記憶装置は、上記選択結合性物質毎に上記検出強度値を記憶する検出強度記憶手段を備えており、
上記制御装置は、
上記検出強度記憶手段に記憶された上記検出強度値に基づいて、下記の数式1および数式2を用いて、上記2群間における対数比M(k)と対数幾何平均A(k)とに変換する対数変換ステップと、
M(k)=log2(C1k/C2k) ・・・(数式1)
A(k)=log2(C1k・C2k)0.5 ・・・(数式2)
(ここで、kは任意の上記選択結合性物質を表し、C1kおよびC2kは、それぞれ異なる上記2種類の標識の上記検出強度値である。)
上記対数幾何平均に依存した上記対数比の偏り誤差を、上記2群間において存在比が同一である上記被検査物質に係る上記対数比および上記対数幾何平均の集合について下記の数式3に基づく多項式回帰分析を行うことにより、推定する誤差推定ステップと、
y=a0+a1x+a2x2+a3x3+ ・・・anxn+e ・・・(数式3)
(ここで、xは説明変数であり、yは目的変数であり、aは定数であり、eは残差である。)
上記誤差推定ステップにおいて推定された上記偏り誤差を、上記選択結合性物質毎の上記対数比から減ずることにより補正対数比を導出する対数比補正ステップと、
を備えたことを特徴とする補正方法。
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